中央广播电视大学可编程控制器应用技术(西门子S7-200系列)

可编程序控制器应用课程说明

“可编程控制器（PLC）应用”是中央广播电视大学机电一体化专业必修课程。 

　　课程的教学基本要求： 

　　1.通过本课程的学习，使学生掌握可编程控制器的基本组成、常用的编程指令及其编程方法、可编程控制器的程序设计与系统调试方法。 

　　2.结合工程实际，运用相关的基本理论和技能，解决有关电气控制应用方面的一般工程控制问题，提高学生独立分析问题和解决问题的能力。 

可编程控制器应用教学大纲

“可编程控制器（PLC）应用”是中央广播电视大学机电一体化专业必修课程。 　　课程的教学基本要求： 　　1.通过本课程的学习，使学生掌握可编程控制器的基本组成、常用的编程指令及其编程方法、可编程控制器的程序设计与系统调试方法。 　　2.结合工程实际，运用相关的基本理论和技能，解决有关电气控制应用方面的一般工程控制问题，提高学生独立分析问题和解决问题的能力。 

第一部分 大纲说明

　　一、课程性质、目的和任务

　　“可编程控制器（PLC）应用”是中央广播电视大学机电一体化专业必修课程。通过本课程的学习，可以使学生掌握可编程控制器的基本组成、常用的编程指令及其编程方法、可编程控制器的程序设计与系统调试方法。结合工程实际，运用相关的基本理论和技能，解决有关电气控制应用方面的一般工程控制问题，进一步提高学生独立分析问题和解决问题的能力，同时，为后续课程的学习打下坚实的基础。

　　二、课程的教学基本要求

　　1、了解可编程控制器的基本功能和硬件结构，主要性能指标，循环控制原理及特点。以及可编程控制器与其它工业控制装置的区别。

　　2、了解可编程控制器的系统特性及I/O地址设置，理解可编程控制器的特点及指标参数，重点掌握典型可编程序控制器的数字/模拟模板I/O地址分配及规则。

　　3、了解可编程指令结构以及编程的基本原则。掌握位逻辑指令、定时指令、计数及比较指令、数据块及数据传送指令的功能及应用。理解移位/循环、转换以及数学运算指令的功能及数据格式。

　　4、了解系统设计的基本内容和步骤，能够根据控制系统的工艺要求，合理选用PLC的各种模板，掌握程序设计与现场调试的常用方法。

　　5、了解典型 PLC系统的模板特性，掌握PLC系统的硬件组态及I/O扩展，理解MPI网，PROFIBUS-DP网以及工业以太网的结构和参数设计方法。

　　6、了解典型可编程控制器模板的特点、技术参数及工作方式, 编程元件及输入/输出编址,掌握常用指令的特点及应用。

　　三、与相关课程的衔接、配合、分工

　　可编程控制器应用的先修课程是电工电子技术课。与数控机床电气控制、数控机床故障诊断与维护课程紧密相连。

　　四、课程教学要求的层次

　　本课程教学要求中，所列内容按了解、理解、掌握三个基本层次要求。

　　了解：对教学内容达到一般认知的要求。

　　理解：对教学内容涉及到的基本概念、基本理论和设计分析方法达到领会的要求。

　　掌握：对教学内容涉及到的基本理论、基本分析方法以及技能达到运用的要求。

第二部分 媒体使用与教学过程建议

　　一、课程教学总时数和学分

　　本课程3学分，课内学时为54学时，开设一学期。

　　二、教学媒体及其相互关系

　　本课程的教学媒体由文字教材、录像课（IP课）和CAI课件组成。

　　1、文字教材

　　文字教材是主要的教学媒体，为适应电大远程开放办学的需要并结合本课程的特点，文字教材的编写具有以下特点：

　　（1）本教材在借鉴德国高等职业教育教学模式的基础上，结合我国专科学生的特点和现状，采用“行为引导教学法”和“项目教学法”，强化学生的能力培养；专业技能实践培训贯穿始终；理论和实践教学体系相互平行，融合交叉，把综合应用能力、实践能力和创新能力培养作为交叉点和教学重点。

　　（2）本教材打破了大部分PLC教材所采用的课程模式，突出当代最先进的典型机型，建立了PLC配置、指令系统、程序设计及故障诊断、PLC工业网络为主的新课程体系。针对目前专科学生的特点及现状，每个章节都配有大量的实践练习。

　　（3）本教材淡化理论，全部教学内容都经过实践检验，为体现实用性，本书为每个教学单元配备相关实训练习，详细阐明PLC系统的综合设计与调试原理和方法。

　　2、录像（IP课）

　　根据教学的总体要求以及各章节的学习目标，讲授重点、难点。对于综合性的典型习题给予详细的解析。讲解过程中要注意知识的衔接并突出技能训练的重要地位。

　　3、CAI课件

　　根据模块内容各自的特点，利用计算机辅助教学手段形象、直观、生动地表述教学内容，包括重点知识内容多角度分析与细化的讲解、实验与实训的模拟演示以及自我检测等。其目的是配合文字教材的阅读，为学生开展个体化，交互式学习提供帮助。

　　三、考核说明

　　考试是对教与学的重要验收方式之一。学生必须完成必做作业和实验后，才能参加考试。考试采用闭卷笔试方式进行，考试时间90分钟。试题按照“可编程控制器”教学大纲和考核说明的要求，由中央电大统一命题。

　　考核要求在网上公布。

　　四、学时分配

本课程的学时分配见表1。

表1 课程学时分配

章节

课程内容

理论教学

课内实践教学

课时

小计

备注

课时数

教学方式手段

课时数

教学方式手段

1

概述

2

多媒体

2

2

可编程控制器的工作原理与系统组成

4

多媒体

4

3

典型可编程控制器

4

多媒体

2

实验

6

4

可编程控制器的指令

6

多媒体

4

习题课

10

5

可编程控制器的程序设计

12

多媒体

4

习题、实验

16

6

可编程控制器的典型应用

10

多媒体

4

习题课

14

机动

2

2

总计

40

14

54

第三部分 教学内容与教学要求

第一章 可编程控制器概述

　　教学内容：

　　1、PLC的产生、定义、分类及应用

　　2、可编程控制器的特点及主要功能

　　3、PLC的编程语言

　　4、可编程控制器的性能指标

　　5、可编程控制器的发展趋势

　　教学要求：

　　1、了解PLC的产生、定义、分类及应用

　　2、掌握可编程控制器的特点及主要功能

　　3、了解PLC的编程语言

　　4、了解可编程控制器的性能指标

　　5、了解可编程控制器的发展趋势

第二章 可编程控制器的工作原理及基本组成

　　教学内容：

　　1、PLC的基本工作原理

　　2、可编程控制器的硬件组成

　　3、可编程控制器的软件功能

　　教学要求：

　　1、掌握PLC的基本工作原理

　　2、掌握可编程控制器的硬件组成

　　3、掌握可编程控制器的软件功能

第三章 典型可编程控制器

　　教学内容：

　　1、可编程控制器的典型机型及特点

　　2、S7-200、S7300可编程控制器简介

　　3、其他典型机型简介

　　教学要求：

　　1、了解可编程控制器的典型机型及特点

　　2、掌握S7-200、S7300可编程控制器的特点及主要性能指标

　　3、了解其他典型机型的功能、性能特点

第四章 可编程控制器的指令及其编程

　　教学内容：

　　1、PLC的数据类型和指令结构

　　2、PLC的寻址方式

　　3、位逻辑指令

　　4、数据传送与转换指令

　　5、运算指令

　　6、移位指令

　　7、控制指令

　　8、参数/变量声明及应用

　　9、累加器操作和地址寄存器操作指令

　　10、其他功能指令

　　教学要求：

　　1、了解PLC的数据类型和指令结构

　　2、掌握PLC的寻址方式

　　3、掌握位逻辑指令的功能及用法

　　4、掌握数据传送与转换指令的功能及用法

　　5、掌握运算指令的功能及用法

　　6、掌握移位指令的功能及用法

　　7、掌握控制指令的功能及用法

　　8、掌握参数/变量声明及应用

　　9、掌握累加器操作和地址寄存器操作指令的用法

　　10、了解典型PLC的其他功能指令

第五章 可编程控制器的程序设计

　　教学内容：

　　1、可编程控制器的软件开发工具

　　2、梯形图的概念

　　3、程序设计的基本方法

　　4、典型控制程序设计实例

　　教学要求：

　　1、了解可编程控制器的软件开发工具，能够正确地使用开发工具进行程序开发与调试

　　2、理解梯形图的概念

　　3、掌握程序设计的基本方法

　　4、能够编制典型控制程序

第六章 可编程控制器在工业中的典型应用

　　教学内容：

　　1、可编程控制器控制系统设计的基本原则

　　2、可编程控制器控制系统设计的主要内容

　　3、可编程控制器控制系统设计的一般步骤

　　4、系统调试方法

　　5、典型应用实例

　　教学要求：

　　1、掌握可编程控制器控制系统设计的基本原则

　　2、掌握可编程控制器控制系统设计的主要内容

　　3、掌握可编程控制器控制系统设计的一般步骤

　　4、掌握系统调试方法

　　5、掌握可编程控制器在实际生产中的典型应用，并能够独立进行简单控制系统的系统设计（系统配置及输入/输出继电器地址分配、系统的I/O接线图、系统的流程图、控制软件设计、编程及调试）

可编程序控制器应用课程说明

“可编程控制器（PLC）应用”是中央广播电视大学机电一体化专业必修课程。

　　课程的教学基本要求：

　　1. 通过本课程的学习，使学生掌握可编程控制器的基本组成、常用的编程指令及其编程方法、可编程控制器的程序设计与系统调试方法。

　　2. 结合工程实际，运用相关的基本理论和技能，解决有关电气控制应用方面的一般工程控制问题，提高学生独立分析问题和解决问题的能力。

可编程序控制器应用课程说明

“可编程控制器（PLC）应用”是中央广播电视大学机电一体化专业必修课程。 

　　课程的教学基本要求： 

　　1.通过本课程的学习，使学生掌握可编程控制器的基本组成、常用的编程指令及其编程方法、可编程控制器的程序设计与系统调试方法。 

　　2.结合工程实际，运用相关的基本理论和技能，解决有关电气控制应用方面的一般工程控制问题，提高学生独立分析问题和解决问题的能力。 

可编程控制器应用教学大纲

“可编程控制器（PLC）应用”是中央广播电视大学机电一体化专业必修课程。 

　　课程的教学基本要求： 

　　1.通过本课程的学习，使学生掌握可编程控制器的基本组成、常用的编程指令及其编程方法、可编程控制器的程序设计与系统调试方法。 

　　2.结合工程实际，运用相关的基本理论和技能，解决有关电气控制应用方面的一般工程控制问题，提高学生独立分析问题和解决问题的能力。 

第一部分 大纲说明

　　一、课程性质、目的和任务

　　“可编程控制器（PLC）应用”是中央广播电视大学机电一体化专业必修课程。通过本课程的学习，可以使学生掌握可编程控制器的基本组成、常用的编程指令及其编程方法、可编程控制器的程序设计与系统调试方法。结合工程实际，运用相关的基本理论和技能，解决有关电气控制应用方面的一般工程控制问题，进一步提高学生独立分析问题和解决问题的能力，同时，为后续课程的学习打下坚实的基础。

　　二、课程的教学基本要求

　　1、了解可编程控制器的基本功能和硬件结构，主要性能指标，循环控制原理及特点。以及可编程控制器与其它工业控制装置的区别。

　　2、了解可编程控制器的系统特性及I/O地址设置，理解可编程控制器的特点及指标参数，重点掌握典型可编程序控制器的数字/模拟模板I/O地址分配及规则。

　　3、了解可编程指令结构以及编程的基本原则。掌握位逻辑指令、定时指令、计数及比较指令、数据块及数据传送指令的功能及应用。理解移位/循环、转换以及数学运算指令的功能及数据格式。

　　4、了解系统设计的基本内容和步骤，能够根据控制系统的工艺要求，合理选用PLC的各种模板，掌握程序设计与现场调试的常用方法。

　　5、了解典型 PLC系统的模板特性，掌握PLC系统的硬件组态及I/O扩展，理解MPI网，PROFIBUS-DP网以及工业以太网的结构和参数设计方法。

　　6、了解典型可编程控制器模板的特点、技术参数及工作方式, 编程元件及输入/输出编址,掌握常用指令的特点及应用。

　　三、与相关课程的衔接、配合、分工

　　可编程控制器应用的先修课程是电工电子技术课。与数控机床电气控制、数控机床故障诊断与维护课程紧密相连。

　　四、课程教学要求的层次

　　本课程教学要求中，所列内容按了解、理解、掌握三个基本层次要求。

　　了解：对教学内容达到一般认知的要求。

　　理解：对教学内容涉及到的基本概念、基本理论和设计分析方法达到领会的要求。

　　掌握：对教学内容涉及到的基本理论、基本分析方法以及技能达到运用的要求。

第二部分 媒体使用与教学过程建议

　　一、课程教学总时数和学分

　　本课程3学分，课内学时为54学时，开设一学期。

　　二、教学媒体及其相互关系

　　本课程的教学媒体由文字教材、录像课（IP课）和CAI课件组成。

　　1、文字教材

　　文字教材是主要的教学媒体，为适应电大远程开放办学的需要并结合本课程的特点，文字教材的编写具有以下特点：

　　（1）本教材在借鉴德国高等职业教育教学模式的基础上，结合我国专科学生的特点和现状，采用“行为引导教学法”和“项目教学法”，强化学生的能力培养；专业技能实践培训贯穿始终；理论和实践教学体系相互平行，融合交叉，把综合应用能力、实践能力和创新能力培养作为交叉点和教学重点。

　　（2）本教材打破了大部分PLC教材所采用的课程模式，突出当代最先进的典型机型，建立了PLC配置、指令系统、程序设计及故障诊断、PLC工业网络为主的新课程体系。针对目前专科学生的特点及现状，每个章节都配有大量的实践练习。

　　（3）本教材淡化理论，全部教学内容都经过实践检验，为体现实用性，本书为每个教学单元配备相关实训练习，详细阐明PLC系统的综合设计与调试原理和方法。

　　2、录像（IP课）

　　根据教学的总体要求以及各章节的学习目标，讲授重点、难点。对于综合性的典型习题给予详细的解析。讲解过程中要注意知识的衔接并突出技能训练的重要地位。

　　3、CAI课件

　　根据模块内容各自的特点，利用计算机辅助教学手段形象、直观、生动地表述教学内容，包括重点知识内容多角度分析与细化的讲解、实验与实训的模拟演示以及自我检测等。其目的是配合文字教材的阅读，为学生开展个体化，交互式学习提供帮助。

　　三、考核说明

　　考试是对教与学的重要验收方式之一。学生必须完成必做作业和实验后，才能参加考试。考试采用闭卷笔试方式进行，考试时间90分钟。试题按照“可编程控制器”教学大纲和考核说明的要求，由中央电大统一命题。

　　考核要求在网上公布。

　　四、学时分配

本课程的学时分配见表1。

表1 课程学时分配

第三部分 教学内容与教学要求

第一章 可编程控制器概述

　　教学内容：

　　1、PLC的产生、定义、分类及应用

　　2、可编程控制器的特点及主要功能

　　3、PLC的编程语言

　　4、可编程控制器的性能指标

　　5、可编程控制器的发展趋势

　　教学要求：

　　1、了解PLC的产生、定义、分类及应用

　　2、掌握可编程控制器的特点及主要功能

　　3、了解PLC的编程语言

　　4、了解可编程控制器的性能指标

　　5、了解可编程控制器的发展趋势

第二章 可编程控制器的工作原理及基本组成

　　教学内容：

　　1、PLC的基本工作原理

　　2、可编程控制器的硬件组成

　　3、可编程控制器的软件功能

　　教学要求：

　　1、掌握PLC的基本工作原理

　　2、掌握可编程控制器的硬件组成

　　3、掌握可编程控制器的软件功能

第三章 典型可编程控制器

　　教学内容：

　　1、可编程控制器的典型机型及特点

　　2、S7-200、S7300可编程控制器简介

　　3、其他典型机型简介

　　教学要求：

　　1、了解可编程控制器的典型机型及特点

　　2、掌握S7-200、S7300可编程控制器的特点及主要性能指标

　　3、了解其他典型机型的功能、性能特点

第四章 可编程控制器的指令及其编程

　　教学内容：

　　1、PLC的数据类型和指令结构

　　2、PLC的寻址方式

　　3、位逻辑指令

　　4、数据传送与转换指令

　　5、运算指令

　　6、移位指令

　　7、控制指令

　　8、参数/变量声明及应用

　　9、累加器操作和地址寄存器操作指令

　　10、其他功能指令

　　教学要求：

　　1、了解PLC的数据类型和指令结构

　　2、掌握PLC的寻址方式

　　3、掌握位逻辑指令的功能及用法

　　4、掌握数据传送与转换指令的功能及用法

　　5、掌握运算指令的功能及用法

　　6、掌握移位指令的功能及用法

　　7、掌握控制指令的功能及用法

　　8、掌握参数/变量声明及应用

　　9、掌握累加器操作和地址寄存器操作指令的用法

　　10、了解典型PLC的其他功能指令

第五章 可编程控制器的程序设计

　　教学内容：

　　1、可编程控制器的软件开发工具

　　2、梯形图的概念

　　3、程序设计的基本方法

　　4、典型控制程序设计实例

　　教学要求：

　　1、了解可编程控制器的软件开发工具，能够正确地使用开发工具进行程序开发与调试

　　2、理解梯形图的概念

　　3、掌握程序设计的基本方法

　　4、能够编制典型控制程序

第六章 可编程控制器在工业中的典型应用

　　教学内容：

　　1、可编程控制器控制系统设计的基本原则

　　2、可编程控制器控制系统设计的主要内容

　　3、可编程控制器控制系统设计的一般步骤

　　4、系统调试方法

　　5、典型应用实例

　　教学要求：

　　1、掌握可编程控制器控制系统设计的基本原则

　　2、掌握可编程控制器控制系统设计的主要内容

　　3、掌握可编程控制器控制系统设计的一般步骤

　　4、掌握系统调试方法

　　5、掌握可编程控制器在实际生产中的典型应用，并能够独立进行简单控制系统的系统设计（系统配置及输入/输出继电器地址分配、系统的I/O接线图、系统的流程图、控制软件设计、编程及调试）

可编程序控制器应用课程说明

“可编程控制器（PLC）应用”是中央广播电视大学机电一体化专业必修课程。

　　课程的教学基本要求：

　　1. 通过本课程的学习，使学生掌握可编程控制器的基本组成、常用的编程指令及其编程方法、可编程控制器的程序设计与系统调试方法。

　　2. 结合工程实际，运用相关的基本理论和技能，解决有关电气控制应用方面的一般工程控制问题，提高学生独立分析问题和解决问题的能力。